کتاب اسحاق نیوتن
ریاضیدان و دانشمند برجسته

فصل ۱: مشهور، اما هنوز ناشناخته

یک نقاشی دراماتیک به تاریخ سال ۱۷۲۹ که یادبودی خیالی را برای بزرگداشت یاد و نبوغ اسحاق نیوتن نشان می دهد.

شرط بندی دوستانه چهره های مشهور اواخر قرن هفدهم لندن در انگلستان، به واسطه مهم ترین اثر زندگی استثنایی اسحاق نیوتن نابغه علم، به درکی بی نظیر از جهان انجامید.
در ژانویه ۱۶۸۴ ادموند هالی منجم، کریستوفر رِن معمار و رابرت هوک دانشمند، در جلسه انجمن سلطنتی دانشمندان شرکت کردند. بحث آن ها بر سر این که چه قوانینی بر حرکت ستارگان و سیارات حاکم است به شرط بندی ای دوستانه انجامید. رِن برای اولین کسی که می توانست این قوانین را با ریاضیات به اثبات برساند، جایزه ای تعیین کرد: کتابی به ارزش چهل شیلینگ.
هالی (که بعدها برای پاسداشت او نامش را بر ستاره ای دنباله دار نهادند) اوت سال بعد در باره این شرط بندی با آشنای محترمش اسحاق نیوتن حرف زد. این بحث و شوخی دوستانه خیلی زود به مهم ترین و جدی ترین مسئله زندگی نیوتن تبدیل شد. نه جایزه بلکه هماوردطلبی او را به هیجان آورده بود. او با خود عهد کرد نشان دهد که چرا سیارات در مسیری بیضی شکل به دور خورشید می گردند. نیوتن دو سال و نیم بعد را وقف وفای به عهد کرد. او با استفاده از تلسکوپ جدیدی که خودش ساخته بود، تاثیرگذارترین کار خود را آغاز کرد. دیگر پروژه های تحقیقاتی اش را کنار گذاشت. خورد و خواب را غالباً فراموش می کرد. مشاهدات دانشمندان گذشته را در مورد ستارگان مطالعه کرد. نیوتن از قابلیت های بی نظیر خود در ریاضیات استفاده کرد تا مشاهدات گذشتگان را با نتایج ستاره بینی جان فلمستید منجم سلطنتی و مشاهدات خودش پیوند بدهد. او این دانش را با اطلاعاتی ترکیب کرد که از رویدادهای روی زمین داشت، و قبلاً در مورد آن ها تحقیق کرده بود، مثل افتادن اشیاء و جزر و مد اقیانوس. آن گاه نیوتن با استفاده از همه این شواهد اصول عامی را در قالب فرمول های ریاضی در مورد چگونگی عملکرد جاذبه، نیرو و حرکت و چگونگی ارتباط آن ها با هم وضع کرد. این اصول به قوانین نیوتن معروف شد.

نقاشی ای به تاریخ سال ۱۷۰۲ از اسحاق نیوتن که در تالار پرتره های ملی لندن به دیوار آویخته شده است.

نیوتن این نتیجه گیری ها و دلایل ریاضی آن ها را سال ۱۶۸۷ در کتابش با نام Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (اصول ریاضی فلسفه طبیعی) منتشر کرد که به زبان لاتین نوشته بود. در دوران نیوتن بسیاری از کتاب های علمی به زبان لاتین نگاشته می شد. این اثر که معمولاً آن را پرینسیپا (اصول) می خوانند، همکاران دانشمند نیوتن را به سبب گستره نظراتش شگفتزده کرد. ادموند هالی منجم در مقدمه اش بر پرینسیپا در مورد موفقیت بزرگ نیوتن نوشت: «هیچ میرایی بیش از این نمی تواند به خدایان نزدیک شود.»۱

مورخان، اصول نیوتن را مهم ترین اثر انقلاب علمی می دانند.

نیوتن دستاوردش را بر پایه تلاش دانشمندانی بنا کرد که جزو یک یا دو نسل قبل از او بودند. رُنه دکارت (۱۵۹۶ ـ ۱۶۵۰) در فرانسه شاخه ای از ریاضیات را به وجود آورده بود که هندسه [ی تحلیلی] نام داشت. نیکلاوس کوپرنیک (۱۴۷۳ ـ ۱۵۴۳) و یوهانس کپلر (۱۵۷۱ ـ ۱۶۳۰) دو ستاره شناس اروپایی آن گاه که با رصدهاشان نشان دادند که سیارات به دور خورشید می گردند، مشاجرات فراوانی به پا کردند. پیش از آزمایش ها متفکرانِ غربی عقاید فیلسوفان و ریاضیدانان یونان باستان را قبول داشتند که می گفتند خورشید به دور زمین می گردد.

یک حکاکی آلمانی متعلق به قرن هفدهم دیدگاه کوپرنیک در باره جهان را که بر اساس آن سیاره ها دور خورشید می گردند، تصویر کرده است.

مقامات کلیسای کاتولیک رومی حتی پس از مشاهدات کوپرنیک و کپلر همچنان بر این دیدگاه پافشاری می کردند که انسان در مرکز جهان شناخته شده قرار دارد. کلیسا حتی دانشمند ایتالیایی گالیلئو گالیله (۱۵۶۴ ـ ۱۶۴۲) را به اتهام این گفته بدعت آمیز که رصد او نظریات کوپرنیک و کپلر را تایید کرده است محاکمه کرد. آزمایش های گالیله در مورد سقوط اجسام عامل موثر دیگری در دستاورد های پُردامنه نیوتن بوده است.
در سال های پس از انتشار پرینسیپا مردم انگلستان به تدریج نیوتن را در زمره بزرگ ترین متفکران کشور خود به شمار آوردند. نبوغ او الهام بخشِ آثار بسیاری از هنرمندان و شاعران شد. الگزاندر پوپ، شاعر انگلیسی، نظر بهتزده مردم در باره نیوتن را به صورت موجز چنین بیان کرده است:

طبیعت و قوانین آن در ظلمت اسرار پنهان بود. خدا فرمود نیوتن هستی یابد! آن گاه همه اسرار برملا شد.۲

قانون اول نیوتن در باره حرکت می گوید مادام که نیرویی به جسمی وارد نشود، ساکن می ماند یا اگر در حال حرکت باشد به حرکت خود ادامه می دهد. قانون دوم می گوید که هر تغییری در مقدار حرکت متناسب است با نیرویی که موجب این تغییر می شود و امتدادش همان امتداد نیروست. دانشمندان معاصر به افتخار نیوتن این نیرو را با واحدی اندازه گیری می کنند که آن را نیوتن می خوانند. قانون سومِ حرکت می گوید هر عمل عکس العملی با شدت یکسان دارد. قانون گرانش نیوتن می گوید اشیای جهان متناسب با جرم و فاصله خود از هم، یکدیگر را جذب می کنند.

وقتی در باره قابلیت ها و اکتشافاتش داستان ها ساختند و تکرار کردند، به چهره ای افسانه ای تبدیل شد: او مبدع شاخه ای از ریاضیات به نام حساب دیفرانسیل و انتگرال بود. او در مورد نور تحقیق کرد و با آزمایش رابطه آن را با رنگ به اثبات رساند. قابلیت نیوتن در کهنسالی برای تصدی موفقیت آمیز منصبی دولتی در صدر دیگر دستاورد هایش به شهرت و آوازه اش افزود.
امروزه نیز دستاورد های اسحاق نیوتن در تمام زمینه های پیشرفته علم همچنان تاثیر گذار است. روش او دایر بر یافتن اصول علمی از طریق گرد آوردن شواهد و بررسی آن ها با روش ریاضی به شیوه کار تمام دانشمندان خبره تبدیل شده است. تحقیقات نیوتن در زمینه نورشناخت ــ علم نور و رنگ ــ هم به پیشرفت در ساخت عدسی و هم به تحولاتی اساسی در پزشکی و شیمی منجر شد. قوانین او در مورد جاذبه و نیرو و حرکت به اختراعات مهمی مثل ماشین بخار انجامید و هنوز هم در موشک سازی و رایانه ها کاربرد دارد.

یک نقاشی غلوّآمیز متعلق به سال ۱۸۲۷ نیوتن را در لحظه ای به تصویر کشیده که با دیدن حباب های صابونی که یک بچه درست کرده است بلافاصله به انکسار نور پی می برد. در واقع نظرات نیوتن در این مورد به تدریج شکل گرفته است.

به علاوه، بسیاری از ساخته های روزمره فناوری در جامعه مدرن متاثر از نبوغ نیوتن است. همان طور که یکی از صاحبنظران تاریخِ علم گفته است:

قوانین نیوتن هر چیز مکانیکی جهان را که حرکت می کند... شرح می دهند و مردم جهان با استفاده از همین قوانین چیزهای عادی را می سازند، حتی چیزهایی پیش پاافتاده مثل ماشین لباسشویی را. سرعت گردش قطعات گردنده ماشین لباسشویی مبتنی بر قوانین نیوتن است و از این قوانین می توان برای محاسبه فشارهای وارده استفاده کرد. ۳

اسحاق نیوتن (۱۶۴۲ ـ ۱۷۲۷)

با این همه در پسِ تصویرِ ذهنی مردم از اسحاق نیوتنِ نابغه، مردی با شکست ها و مشکلات واقعی قرار داشت ــ آدمی پیچیده و گاه بی ادب که علایق و امیالش همیشه با افسانه ای که از او ساخته بودند، تناسب نداشت. اسراری داشت که هم با قوانین و هم با رسوم روزگارش در تضاد بود. برخی از نخستین زندگینامه نویسان او از این اسرار خبر نداشتند و برخی دیگر کوشیدند پرده پوشی کنند تا مبادا آشکار شدن این اسرار به شهرت نیوتن صدمه بزند. فهم ما از نیوتن نابغه و نیوتن انسان در طول سال ها تغییر کرده است. حتی امروزه برخی از احساس ها و کارهای نیوتن رازآلود مانده است. او شهرتی جهانی دارد، اما از برخی جهات هنوز ناشناخته است.

حتی امروزه نیز می توان به نبوغ اسحاق نیوتن پی برد.

تنش ها و فشارها و قواعدی که شخصیتِ اسحاق نیوتن را شکل داد، از کودکی ناخوشایندش در یکی از روستاهای انگلستان شروع شد. عده ای از بزرگسال ها به زنده ماندن اسحاق نوزاد امیدی نداشتند؛ و وقتی زنده ماند، عده بیش تری در تردید بودند که آیا با ویژگی هایی که اسحاق جوان دارد می تواند از پس امورات خودش بربیاید یا نه.